Bài giảng Cấu trúc máy tính - Chương 2: Giới thiệu về phần mềm của PC

Chương 2 Giới thiệu Phần mềm của PC Nội dung chính của chương Phần mềm và Phần cứng tương tác với nhau như thế nào? Tài nguyên hệ thống là gì? Vai trò của nó? Quan hệ giữa OS với BIOS, các trình điều khiển thiết bị, các chương trình ứng dụng OS chạy các chương trình ứng dụng như thế nào? Quan hệ giữa Phần cứng và Phần mềm Phần mềm? Trí tuệ của máy tính Có nhiều kiểu phần mềm Xác định các thành phần phần cứng hiện có Xác định cấu hình để sử dụng phần cứng Dùng phần cứng để thực hiện công việc Operating System (OS): Hệ điều hành Điều khiển tất cả phần cứng của máy tính Cung cấp một giao diện giữa phần cứng và người sử dụng Hiện có rất nhiều hệ điều hành dành cho PC cho phép chúng ta lựa chọn Các hệ điều hành hiện đại phát triển theo hướng sử dụng các giao diện đồ hoạ Các chức năng cụ thể của OS Sử dụng BIOS Quản lý bộ nhớ chính và phụ Trợ giúp chẩn đoán các trục trặc về phần cứng và phần mềm Giao tiếp giữa phần cứng và phần mềm ứng dụng Thực hiện các công việc của người sử dụng yêu cầu Các hệ điều hành phổ biến DOS Windows 9x Windows NT, Windows 2000, và Windows XP Unix Linux OS/2 Mac OS Các kiểu phần mềm của PC BIOS và các trình điều khiển thiết bị Hệ điều hành (OS) Phần mềm ứng dụng Mối liên hệ của các kiểu phần mềm của PC với phần cứng Tài nguyên hệ thống: 4 thứ Bus hệ thống Khe cắm ISA 8-Bit và 16-Bit 8-bit ISA Bus cũ có mặt ở các PC trước đây (1980s) Có 8 đường dành cho dữ liệu 16-bit ISA Cung cấp thêm địa chỉ bộ nhớ, kênh DMA và kênh IRQ 8-Bit ISA Bus 16-Bit ISA Bus Yêu cầu ngắt (IRQ) Đây là các đường dẫn tín hiệu trên bus mà các thiết bị dùng để báo hiệu cho CPU khi có yêu cầu được phục vụ Một ví dụ về việc chiếm dụng trước tài nguyên hệ thống là các yêu cầu ngắt dành cho COM và LPT Các yêu cầu ngắt IRQ trên 8-bit ISA bus Các yêu cầu ngắt IRQ trên 16-bit ISA bus Các IRQ được cấp phát như thế nào? Xem tài nguyên hệ thống được cấp phát Địa chỉ bộ nhớ Các con số được gán cho các vị trí nhớ Thường được viết ở dạng hexa gồm segment:offset Ví dụ: C800:5000 f000:fff5 Địa chỉ bộ nhớ CPU truy cập bộ nhớ dùng địa chỉ bộ nhớ như thế nào? Phân chia bộ nhớ dưới DOS Việc cấp phát địa chỉ bộ nhớ Tạo bóng ROM Quá trình copy các chương trình từ ROM vào RAM để thực hiện Mục đích: Tăng tốc độ xử lý Địa chỉ I/O Các con số CPU dùng để truy cập các thiết bị Thường được gọi là Địa chỉ cổng hoặc đơn giản là Cổng Địa chỉ I/O IRQ và Địa chỉ I/O của một số thiết bị  continued… IRQ và Địa chỉ I/O của một số thiết bị (tt)  Các kênh DMA Cung cấp phương tiện để cho các thiết bị gửi dữ liệu đến bộ nhớ mà không phải qua CPU OS quan hệ với phần mềm khácnhư thế nào? Tất cả các tương tác giữa phần cứng và phần mềm đều qua CPU CPU hoạt động ở 2 mode: 16-bit (real mode): Mode thực 32-bit (protected mode): Mode bảo vệ OS phải sử dụng cùng mode với CPU Real (16-Bit) and Protected (32-Bit) Operating Modes Real mode Đơn nhiệm Đường dẫn dữ liệu16-bit; 1M địa chỉ bộ nhớ Protected mode Đa nhiệm Đường dẫn dữ liệu 32-bit; ít nhất 4G địa chỉ bộ nhớ OS quản lý việc truy cập RAM và không cho phép các chương trình khác truy cập trực tiếp RAM Real Mode Protected Mode So sánh Real Mode và Protected Mode à OS sử dụng các mode Real và Protected như thế nào? OS phải đồng bộ với CPU Các ứng dụng phải được biên dịch để chạy được ở cả hai mode Các phần mềm cũ trên Windows 3.x sử dụng các mode lai giữa 2 mode trên Các kiểu phần mềm ứng dụng trên PC 16-bit DOS software Được thiết kế để chạy trong mode thực vì chỉ có một chương trình chạy và truy cập trực tiếp bộ nhớ 16-bit Windows software Được thiết kế cho Windows 3.x để chạy cùng lúc với một số chương trình khác 32-bit Windows software Được thiết kế để chạy trong mode bảo vệ với các phần mềm khác và có thể được nạp vào bộ nhớ mở rộng BIOS hệ thống Các chương trình truy cập trực tiếp các thiết bị phần cứng đơn giản (như bàn phím và ổ đĩa mềm) Có thể được dùng để truy cập đĩa cứng Được lưu trữ trong ROM Chương trình setup của BIOS hệ thống dùng để khai báo và định cấu hình làm làm việc cho các thiết bị phần cứng Setup của BIOS hệ thống  Setup của BIOS hệ thống Các trình điều khiển thiết bị Thường được lưu trên đĩa cứng Thường được viết cho một OS cụ thể Các trình điều khiển thiết bị (Device Drivers) từ đâu đến? Các trình điều khiển thiết bị (Device Drivers) từ đâu đến? Các trình điều khiển của Windows 9x  Các trình điều khiển trongWindows 2000 Chỉ dùng các trình điều khiển 32-bit OS chạy các ứng dụng như thế nào? Các ứng dụng cần phải dựa vào OS để: Truy cập phần cứng Quản lý dữ liệu của nó trong bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ Thực hiện nhiều công việc cơ bản khác Nạp ứng dụng dùng Desktop của Windows Từ menu Start Shortcut icon trên desktop Hộp thoại Run Windows Explorer hoặc My Computer Sử dụng Shortcut Icon Sử dụng hộp thoại Run để chạy phần mềm ứng dụng Tóm tắt chương 4 loại tài nguyên hệ thống: IRQ, địa chỉ bộ nhớ, địa chỉ I/O, DMA Các thiết bị phần cứng cần phải được cấp phát tài nguyên hệ thống để hoạt động Các kiểu phần mềm trong PC: BIOS và các trình điều khiển thiết bị; OS; Các phần mềm ứng dụng Mối quan hệ phân lớp giữa các kiểu phần mềm với phần cứng